Відділ біології і екології
Керівник:
Іван Парнікоза, доктор біологічних наук.
Напрями досліджень
Відділ займається низкою досліджень в галузі полярної біології і екології, а також вивченням організмів в екстремальних умовах довкілля. Робота відділу охоплює такі основні напрями, як морська біологія, екологія наземних екосистем, біопроспектінг та охорона природи.
Зокрема, проводяться такі дослідження:
1.1 Дослідження різноманіття, динаміки та взаємодії угруповань фіто- та бактеріопланктону в умовах глобальних змін в регіоні морської Антарктики
Угруповання морського фіто- та бактеріопланктону мають високу чисельність та колосальне генетичне різноманіття. Вони є ключовими гравцями у збереженні балансу між фіксацією та продукцією CO2 та суттєво впливають на біогеохімічні цикли інших елементів (N, S, Fe). Вивчення взаємозв’язку між бактеріопланктоном та фітопланктоном є фундаментальним напрямом досліджень. Ця взаємодія впливає на колообіг поживних речовин і регулює продуктивність та стабільність морських екосистем, а також вуглецевий баланс між океаном та атмосферою. Зокрема, це суттєво для регіону морської Антарктики, де темпи змін клімату є найбільш відчутними, а зміни в продуктивності морського планктону безпосередньо впливають на інших антарктичних мешканців (морські ссавці та птахи, бентосні угруповання, наземні угруповання).
2019 року на станції “Академік Вернадський” було започатковано моніторинг динаміки та взаємодії угруповань фіто- та бактеріопланктону. Дослідження включає аналіз таксономічного та функціонального різноманіття бактеріо- та фітопланктону, факторів, що регулюють їхню річну та сезонну динаміку, а також адаптацій цих угруповань до умов морської Антарктики. Дослідження відповідає пріоритетам SCAR і знаходиться в руслі програм AntEco, AnT-ERA та AntClimnow.
1.2 Оцінка поточного стану та динаміки угруповань морських ссавців Західної Антарктики
Морські ссавці є едифікаторами морських екосистем і важливими індикаторами їхнього стану. Вивчення цих хижаків найвищого рівня у морських екосистемах Південного океану є одним з пріоритетних завдань біологічних досліджень в регіоні. В ХХ столітті популяції китоподібних в Південному океані активно експлуатувалися в ході комерційного китобійного промислу, що призвело до критичного скорочення їхньої чисельності та перерозподілу видів у водах Західної Антарктики.
Одним із напрямів наших досліджень з 2018 року є оцінка поточного стану і динаміки угруповань морських ссавців Західної Антарктики в умовах інтенсивних кліматичних змін. За допомогою цілорічних спостережень із застосуванням методів фотоідентифікації, а також молекулярно-генетичних і акустичних методів, виконуються комплексні дослідження структури популяцій, розмноження та харчової поведінки морських ссавців.
Здійснюється вивчення закономірностей просторового розподілу морських ссавців і птахів із застосуванням методів ГІС та виявлення місць їх особливо високих концентрацій і проходження критично важливих етапів життєвих циклів.
Також визначається наявність стійких органічних забрудників в тканинах морських тварин.
Антарктичні наземні екосистеми характеризуються низьким біорізноманіттям, вони обмежені в просторі льодовиками та сніговим покривом. Характерною рисою цих екосистем є вагомий вплив на їхнє функціонування прокаріот, криптогам та безхребетних тварин. Флора судинних рослин Антарктики представлена лише двома видами (Deschampsia antarctica та Colobanthus quitensis). Роль антарктичних наземних екосистем полягає в акумуляції органічної речовини та створенні умов для існування в найбільш екстремальних умовах на планеті. Флора району Аргентинських островів, де розташована станція “Академік Вернадський”, налічує 49 видів мохоподібних, 7 видів печіночників, 123 види лишайників. Крім того присутні численні водорості та гриби. Антарктичні екосистеми населяють нечисленні безхребетні тварини. Наземні екосистеми і їхні окремі складові є чутливими до змін клімату та антропогенного тиску, тому потребують постійного моніторингу та захисту.
Відділ біології та екології НАНЦ працює над кількома напрямами вивчення наземних екосистем Антарктики:
- регулярне вивчення стану популяцій судинних рослин Антарктики в межах району Аргентинских островів. Визначення популяційних показників рослин на моніторингових точках та пошук раніше не відомих локалітетів рослин;
- дослідження різноманіття мохоподібних, лишайників та інших складових екосистем регіону та визначення властивостей наземних угруповань, які можуть бути використані для моніторингу кліматичних змін, впливу пінгвінів та інших факторів;
- різноманіття та роль асоційованих з рослинами мікроорганізмів у адаптації антарктичних рослин до несприятливих умов існування. Вивчення зміни функціонування мікробіому наземних угруповань внаслідок орнітогенного впливу;
- окремим напрямом є вивчення історії походження та генетичної гетерогенності антарктичних безхребетних: двокрилих (Belgica antarctica), прісноводних ракоподібних (Boeckella poppei), ногохвісток та тихоходів.
Лялечка Belgica antarctica Дослідження різноманіття представників мікроорганізмів, тваринного та рослинного світу наземних екосистем та механізми їхньої адаптації до суворих умов існування знаходяться у руслі програм “State of the Antarctic Ecosystem” and “Antarctic Thresholds – Ecosystem Resilience and Adaptation”.
Адаптація антарктичних організмів відбувається завдяки взаємодії різноманітних механізмів та продукції цілої низки біологічно активних речовин. Тому важливим є вивчення рослин, тварин та мікроорганізмів на предмет наявності речовин, цінних для біотехнології чи фармацевтичної галузі. Зокрема, ведеться вивчення цінних властивостей антарктичних мікроорганізмів та фенольних біологічно активних сполук антарктичних видів рослин. Для цього ведуться дослідження з введення в культуру та підтримки колекції антарктичних організмів, що дозволяє працювати з ними без залучення матеріалу безпосередньо з природних популяцій.
Механізмом збереження унікальних наземних екосистем Антарктики є запровадження та контроль регуляції потоку туристів в регіоні, зокрема, підготовка та корекція правил туристичного відвідування різних куточків Антарктики, зокрема регіону Аргентинських островів. Проводиться робота щодо створення територій з особливим статусом, а саме Antarctic Specially Protected Area (ASPA).
Зокрема, вивчаються популяції рідкісних видів флори України, ведуться дослідження різних складових адаптації організмів Чорного моря до глобальних впливів. Проводяться дослідження генетичних механізмів адаптації організмів до умов довкілля на модельному об’єкті Drosophila melanogaster.
Докладніше про відповідну наукову групу можна дізнатися тут.
Співпраця
Відділ екології і біології співпрацює з низкою наукових установ України: Інститутом молекулярної біології і генетики НАН України, Інститутом харчової біотехнології і геноміки НАН України, Національним ботанічним садом НАН України імені М. Гришка, Київським національним університетом імені Тараса Шевченка, Львівським національним університетом імені І. Франка та багатьма іншими. Ведеться співпраця також з науковими і природоохоронними інституціями Польщі, Німеччини, США, Литви, Туреччини, Малайзії, Словаччини, Чехії та інших країн.
Наукові публікації
Pavlovska, M., Prekrasna, I., Dykyi, E., Zotov, A., Dzhulai, A., Frolova, A., Slobodnik, J. & Stoica, E. (2021). Niche partitioning of bacterial communities along the stratified water column in the Black Sea. MicrobiologyOpen, 10(3), e1195. https://doi.org/10.1002/mbo3.1195
Pavlovska M, Prekrasna I, Parnikoza I, Dykyi E. Soil Sample Preservation Strategy Affects the Microbial Community Structure. Microbes and Environments, 36(1), ME20134. https://doi.org/10.1264/jsme2.ME20134
Podolich, O., Prekrasna, Ie., Parnikoza, I., Voznyuk, T., Zubova, G., Zaets, I., Miryuta, N., Myryuta, G., Poronnik, O., Kozeretska, I., Kunakh, V., Pirttila, A.M., Dykyi, E., & Kozyrovska, N. (2021). First record of the endophytic bacteria of Deschampsia antarctica Ė. Desv. from two distant localities of the maritime Antarctic. Czech Polar Reports, 11(1), 134-153. https://doi.org/10.5817/CPR2021-1-10
Michailova, P., Ilkova, J., Kovalenko, P., Dzhulai, A., Kozeretska, I. (2021) Long-term retainment of some chromosomal inversions in a local population of Belgica antarctica Jacobs (Diptera, Chironomidae). Czech Polar Reports, 11(1), 16-24. https://doi.org/10.5817/CPR2021-1-3
Kozeretska, I., Serga, S., Kovalenko, P., Gorobchyshyn, V., Convey, P. (2021). Belgica antarctica (Diptera: Chironomidae): A natural model organism for extreme environments. Insect Science, 0, 1-19. https://doi.org/10.1111/1744-7917.12925
Michailova, P., Ilkova, J., Kovalenko, P.A., Gorobchyshyn, V.A., Kozeretska, I.A., Convey, P. (2021). External Morphology of Larvae of Belgica antarctica Jacobs, 1900 (Diptera, Chironomidae) Obtained from Two Locations in Maritime Antarctica. Insects, 12(9), 792. https://doi.org/10.3390/insects12090792
Mioduchowska, M., Kačarević, U., Miamin, V., Giginiak, Y., Parnikoza, I., Roszkowska, M. & Kaczmarek, Ł. (2021). Redescription of Antarctic eutardigrade Dastychius improvisus (Dastych, 1984) and some remarks on phylogenetic relationships within Isohypsibioidea. European Zoological Journal, 88(Kozeretska1), 117-131. https://doi.org/10.1080/24750263.2020.1854877
Zawierucha, K., Porazinska, D.L., Ficetola G.F., Ambrosini, R., Baccolo, G., Buda, J., Ceballos, J.L., Devetter, M., Dial, R., Franzetti, A., Fuglewicz, U., Gielly, L., Łokas, E., Janko, K., Novotna Jaromerska, T., Koscinski, A., Kozłowska, A., Ono, M., Parnikoza, I., Pittino, F., Poniecka, E., Sommers, P., Schmidt, S.K., Shain, D., Sikorska, S., Uetake, J., & Takeuchi, N. (2020). A hole in the nematosphere: tardigrades and rotifers dominate the cryoconite hole environment, whereas nematodes are missing. Journal of Zoology, 1, 18-36. https://doi.org/10.1111/jzo.12832
Kondratyuk, S.Y., Lokös, L., Oh, S.-O., Kondratyuk, T.O., Parnikoza, I.Yu., & Hur, J.-S. (2020). New and noteworthy lichen-forming and lichenicolous fungi, 11. Acta Botanica Hungarica, 62(3–4), 225–291. https://doi.org/10.1556/034.62.2020.3-4.3
Козерецька І.А., Корсун С.Г., Парнікоза І.Ю. / Kozeretska I., Korsun S., Parnikoza I. Патент на корисну модель №139545: Спосіб визначення фонового вмісту важких металів у ґрунтах островів Морської Антарктики / Utility model patent №139545: Method for determining the background content of trace elements in the soils of the islands of the maritime Antarctic. Зареєстровано в Державному реєстрі патентів України на корисні моделі 10.01.2020 р.
Gora, N.V., Serga, S.V., Maistrenko, O.M., Ślęzak-Parnikoza, A., Parnikoza I.Yu., Tarasiuk, A.N., Demydov, S.V., & Kozeretska, I.A. (2020). Climate Factors and Wolbachia Infection Frequencies in Natural Populations of Drosophila melanogaster. Cytology and Genetics, 54(3), 189-198. https://cytgen.com/en/2020/_16-27N3V54.htm (in Ukrainian)
Nuzhyna, N., Parnikoza, I., Poronnik, O., Kozeretska, I., & Kunakh, V. (2019). Anatomical variations of Deschampsia antarctica É. Desv. plants from distant Antarctic regions, in vitro culture, and in relations to Deschampsia caespitosa (L.) P. Beauv. Polish Polar Research, 40(4), 361–383. https://doi.org/10.24425/ppr.2019.130903
Parnikoza, I. Yu., & Kozeretska, I. (2019). Antarctic Terrestrial Biome — Most Poor, Extreme and Sensitive on the Planet. In M. I. Goldstein, & D. A. DellaSala (Eds.), Encyclopedia of biomes, 2 (pp. 606-622). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409548-9.12005-6
Miryuta, N.Yu., Smykla, J., Parnikoza, I.Yu. (2019). Algorithm for the United Quality Latent Index of the plant adaptability and its application field in monitoring of Deschampsia antarctica È. Desv. populations. Ukrainian Antarctic Journal, 1(18), 152-168. http://uaj.uac.gov.ua/index.php/uaj/article/view/139/87
Tistechok, S., Skvortsova, M., Luzhetskyy, A., Fedorenko, V., Parnikoza, I., & Gromyko, O. (2019). Antagonistic and Plant Growth Promoting Properties of Actinomycetes from Rhizosphere Deschampsia antarctica É. Desv. (Galindez Island, Antarctica). Ukrainian Antarctic Journal, 1(18), 169—177. http://uaj.uac.gov.ua/index.php/uaj/article/view/140/88
Parnikoza, I.Yu., Miryuta, N.Yu., Ivanets, V.Yu., & Dykyi E.O. (2019). Determination of the united quality latent index of adaptability (UQLIA) and contribution of some environmental parameters to it for Deschampsia antarctica populations, Galindez Island (maritime Antarctic) season 2017/2018. The Bulletin of Ukrainian Society of Gentetics and Breeders, 16(2), 190-202. https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.16.2.1057 (in Ukrainian)
Roszkowska, M., Grobys, D., Bartylak, T., Gawlak, M., Kmita, H., Kepel, A., Kepel, M., Parnikoza, I. & Kaczmarek, Ł. (2020). Integrative description of five Pseudechiniscus species (Heterotardigrada: Echiniscidae: the suillus-facettalis complex). Zootaxa, 4763(4), 451–484. https://doi.org/10.11646/zootaxa.4763.4.1
Kaczmarek, Ł., Mioduchowska, M., Kačarević, U., Kubska, K., Parnikoza, I., Gołdyn, B., & Roszkowska, M. (2020). New Records of Antarctic Tardigrada with Comments on Interpopulation Variability of the Paramacrobiotus fairbanksi Schill, Förster, Dandekar and Wolf, 2010. Diversity, 12(3), 108. https://doi.org/10.3390/d12030108
Ellis, L.T., Afonina, O.M., Czernyadjeva, I.V., Konoreva, L.A., Potemkin, A.D., Kotkova, V.M., Alataş, M., Blom, H.H., Boiko, M., Cabral, R.A., Jimenez, S., Dagnino, D., Turcato, C., Minuto, L., Erzberger, P., Ezer, T., Galanina, O.V., Hodgetts, N., Ignatov, M.S., … Graulich A. (2020). New national and regional bryophyte records, 63. Journal of Bryology, 42(3). https://doi.org/10.1080/03736687.2020.1750930
Kondratiuk, T.O., Beregova, T.V., Parnikoza, I.Yu., Kondratyuk, S.Y. & Thell, A. (2020). Microscopic fungi of lithobiont communities of Argentine Islands region: data from the 22nd Ukrainian Antarctic Expedition. Acta Botanica Hungarica, 62(1–2), 49–68. https://doi.org/10.1556/034.62.2020.1-2.5
Bublyk, O., Andreev, I., Parnikoza, I., & Kunakh, V. (2020). Population genetic structure of Iris pumila L. in Ukraine: effects of habitat fragmentation. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica, 62(1), 51–61. https://doi.org/10.24425/abcsb.2020.131665
Bedernichek, T., Loya, V., & Parnikoza, I. (2020). Content of biogenic and toxic elements in the leaves of Deschampsia antarctica É. Desv. (Poaceae): a preliminary study. Plant Introduction, 85/86, 124-129. https://doi.org/10.46341/PI2020017
Parnikoza, I., Berezkina, А., Moiseyenko, Y., Malanchuk, V., & Kunakh, V. (2018). Complex survey of the Argentine Islands and Galindez Island (maritime Antarctic) as a research area for studying the dynamics of terrestrial vegetation. Ukrainian Antarctic Journal, 1(17), 73-101. (in Ukrainian) http://uaj.uac.gov.ua/index.php/uaj/article/view/34 (in Ukrainian)
Наукові проекти
- Exploring the interplay of Antarctic bacterioplankton and phytoplankton by integration of biodiversity, contextual, and OMICS data. У співпраці з Німеччиною (Max Planck Institute for Marine Microbiology, Germany);
- Exploring beneficial role of endophytic bacteria for survival of Deschampsia antarctica in arid Antarctic environments using culture based and OMICS-techniques. У співпраці з Фінляндією (University of Oulu, Finland);
- Проєкт з вивчення популяції субантарктичних пінгвінів за допомогою системи камер за протоколами CEMP;
- Наземні біоценози в умовах глобальних змін у різних кліматичних зонах Антарктики (Terrestrial ecosystems under the influence of global changes in two different climatic zones of Antarctica).